走近流动化学

流动化学是几年来才被广泛运用的技术,利用连续流动的系统,可以将化学反应的时间轴在空间中建立映射,下图就是流动化学系统的基本组成:
最左边的两个源提供反应物,可以控制流量等因素,混合器有常见的三种,可以在纳秒的时间尺度上将反应物混合,在分析化学的流动注射分析法部分已经阐述的非常详细了。显而易见,这种方法可以定量、定时地进行化学反应,并且具有相当高的可重复性。流动反应器表面积的极大表面积使其具有出色的温度控制和光穿透性,从而大大提高了转化的效率。
氧气是一种极好的氧化剂。但是,由于大量易燃溶剂和气体一起使用,在批处理系统中使用氧气存在潜在的危险。使用特殊的输气模式可以很大程度上高效执行流动化学反应的任务,下面给出两种输气方式:
上面一种方法利用气栓将液体与气体分段泵入系统,解决了氧气积聚的问题。而另一种方法就是使用双层管系统,使氧气从内管管壁扩散,从而实现氧气和可燃物的分隔。
当体系可能产生沉淀时,使用超声处理可以防止堵塞,在下面这个例子中,高锰酸钾氧化有机物产生的二氧化锰不会沉积。
铜催化的叠氮-烯-1,3-偶极环加成反应是点击化学中一个里程碑式的例子,这一反应也被简写为CuAAC。CuAAC中产生的多种副产物都在后续的柱子中被除去,完整的催化体系如下图:
流动化学在最新的自动化合成中也有应用,尤其是AI和流动化学结合之后,合成化学将迎来更高效的时代。
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